聚焦机床 | 高效成形磨削：埃马克GP 500 H实现航空级双螺旋齿轮精密加工

在追求极致性能的航空航天领域，每一个核心部件的背后，都离不开尖端制造技术的支撑。2025年汉诺威欧洲机床展上，埃马克携GP 500 H成形磨齿机重磅亮相，精准聚焦于高性能传动领域的关键部件——双螺旋齿轮的精密磨削挑战，为复杂齿轮制造树立了新标杆。

双螺旋齿轮是一种特殊齿轮结构，由两个镜像排列的斜齿轮组合在同一轴上。它不仅能够承受高负载，还因其结构特点有效抵消了轴向力。与人字齿轮相比，双螺旋齿轮的制造成本显著降低，兼具高性能与经济性。

然而，生产这类齿轮对机床的复杂性和柔性提出了极高要求。由于齿轮轮廓之间容易产生干涉，无法使用大型砂轮进行加工。埃马克SU公司推出的GP 500 H成形磨齿机，正是为解决这一难题而设计。该设备可使用多种尺寸的砂轮，适用于内圆及外圆磨削，换型时间短，尤其适合航空航天领域中常涉及的小批量、高精度生产任务。

此外，GP 500 H也适用于传统齿轮加工。随着传动系统中电缆密度不断提升，复杂零件的数量日益增多，该机床展现出广泛的适用性与高经济性。其优势不仅体现在磨削技术上，还包括快速的换型能力以及集成式接触测量功能，从整体上提升了生产效率。

双螺旋齿轮

双螺旋齿轮传动结构紧凑，功率密度高。两个齿形的组合增大了有效齿宽，使其能够在有限空间内传递大扭矩。这一特性使双螺旋齿轮非常适用于航空航天领域的行星齿轮系统，这些应用通常对重量和空间有严格限制。

高扭矩传递能力源于载荷被分配到更多齿面，同时充分利用了安装空间，从而在紧凑结构中实现出色的性能表现。

涡扇中的双螺旋齿轮

双螺旋齿轮主要用于涡扇发动机，特别是低压涡轮与风扇之间的齿轮传动环节。该位置对齿轮的可靠性与精度要求极高，一旦失效可能导致严重后果。

在现代涡扇发动机中，这类齿轮通常集成于复杂的行星齿轮系统中。由于转速极高、工作环境极端，必须确保最高的制造精度并实施严格的质量控制。

除涡扇发动机外，双螺旋齿轮还常见于直升机主齿轮箱。其技术要求与发动机应用类似，但通常齿数更多。高扭矩、紧凑结构与绝对可靠性是确保飞行安全的关键要素。

GP 500 H 是一款五轴成形磨齿机，配备切向轴，专为应对双螺旋齿轮磨削的复杂性而开发。由于齿轮轮廓间的干涉限制，只能选用小型砂轮，这使得成形磨削成为此类任务中唯一经济可行的工艺路径。

为避免磨头与工件发生碰撞，砂轮安装于磨削区域中心的心轴上。该心轴采用反向轴承支撑，确保极高的同心度，从而实现低振动磨削。

双螺旋齿轮在淬火后常出现变形，必须在磨削工序中予以修正。两个斜齿轮的交点（弧度点）需高精度加工，且两侧齿面应磨出均匀的淬硬层。

这对砂轮相对于工件的定位提出了极高要求。为此，埃马克SU开发了专用软件系统：在实际磨削前，通过机载测量探头检测两个齿轮，以优化砂轮位置。该步骤可提前判断工件是否可顺利磨削，或是否因变形超出加工范围。针对齿数较多的齿轮，这一功能尤其具有经济价值。系统支持在不同圆周位置进行定心操作。

磨削过程中，可根据客户需求选用陶瓷修整砂轮、电镀CBN或可修整CBN砂轮。机床上配备的测量系统能在磨削首个齿后立即检测并执行修正，随后直接进入精磨阶段，无需二次修磨，显著节约时间与成本。

操作人员可通过对话式程序轻松输入控制参数及齿轮修正数据，系统界面友好，操作简便。

GP 500 H 具备高度灵活性与多功能性。根据不同应用，切向轴可配置一个或两个磨削主轴，支持不同尺寸的砂轮。主轴间可呈90度角布置，也可快速更换为内圆磨头，非常适合加工带有干涉轮廓的复杂零件。

该设备兼容各类标准砂轮，包括CBN砂轮与可修整砂轮，适应性强。

GP 500 H 提供单主轴和双主轴两种配置，用户可根据具体工件或所选砂轮技术做出选择。

机床支持快速从外圆磨削切换至内圆磨削，即使使用极小砂轮也能稳定加工。内齿或花键齿可采用CBN或陶瓷砂轮进行高精度成形磨削。

双螺旋齿轮磨削的关键在于精确控制两个齿面的材料去除量。这一点至关重要，因为两个斜齿轮交点（顶点）的位置取决于两侧是否均匀去除材料。

GP 500 H 集成高精度测量系统，包含一个安装在A轴上的测头。在实际测量前，测头可旋转并指向固定测量点，确保检测准确性。

顶点是两齿面中心齿角的交点，是决定齿轮性能的核心质量参数。其精确位置影响齿轮箱的运行特性与载荷分布。若顶点偏离设计位置，将导致载荷不均、磨损加剧及噪音上升。

精确测量与监控顶点需要高精度测量技术与先进评估算法，GP 500 H 的控制系统已集成这些关键技术，确保每一个齿轮都满足严苛的质量标准。

轴上的双螺旋齿轮